工科电类实验教学改革探索与实践

工科电类实验教学改革探究与理论〔〕:

摘要：如何培养工科电类专业人才是每一个教育工作者应该认真考虑、积极探究，并付诸于理论的责任和义务。基于工程技术人才培养规律的根底上，对工科电类专业人才的实验教学改革进展了研究和探究。并探究出了一条适宜高校学生创新才能和素质教育培养的有效途径。根据工科电类专业人才的培养要求，结合卓越工程师教学培养方案，对有关理论教学和实验教学两个环节的教学手段、教学方法进展了深化有效的改革。将提出改革后的实验平台应用到实际的教学中，结果证明在特色专业建立、卓越工程师培养方案、人才培养以及师资队伍建立方面都获得了显著成绩。

关键词：工科电类人才；实验教学改革；教学手段；创新平台

本文引用格式：冯旭刚，等.工科电类实验教学改革探究与理论[J].教育现代化,2022,6(27):30-34.

ResearchandPracticeontheExperimentalTeachingReforminProfessionalTrainingofElectricalEngineering

FENGXu-gang,ZHUJia-qi,ZHANGJia-yan

(InstituteofElectricalandInformationEngineering,AnhuiUniversityofTechnology,Maanshan,China)

Abstract:Howtocultivatetheprofessionaltalentsofengineeringscienceandtechnologyistheresponsibilityandobligationofeacheducatortothinkandexploreactivelyandputintopractice.Basedontheregularpatternofcultivatingtheengineeringscienceandtechnologytalents,theexperimentalteachingreformofelectricalengineeringtalentsisstudiedandexplored.Aneffectivewaytocultivatecollegestudents"innovationandthedevelopmentofthequalityeducationisexplored.Accordingtotherequirementoftalentcultivationandbiningtheoutstandingengineerstrainingprogram,theteachingmethodsofthetheoreticalandexperimentalteachinghavebeenreformeddeeplyandeffectively.Theimprovedexperimentalplatformisappliedtoteaching,andtheresultsshowthatithasmadegreatachievementsintheconstructionofthefeaturespecialty,outstandingengineerstrainingprogram,talenttrainingandstaffbuilding.

Keywords:Engineeringtechniquetalents;Experimentalteachingreform;Theteachingmethod;Innovationplatform

一引言

众所周知，21世纪的高等教育出现了较大的变革，其中最为明显的特征是理论教育的重要性被进步到前所未有的高度。同时，也对教学中的实验局部提出了综合型、探究型、设计性和创新型等四个更高的教学目的【1】。进步实验教学的质量，不仅在程工业相近的实验装置，因为实际的流程工业不仅规模庞大，而且在其消费过程中经常伴随较危险的环节〔高温、高压等〕，所以，在过程控制工程型人才的培养方面国内高校主要面临的问题之一即在实验室缺乏理想的实验装置，这样不仅减弱了学生在工程中的理论才能，而且削弱了学生解决实际问题的才能，且无

[4,5]法很好地满足行业对人才培养的要求。

高校教学工作中显得尤为重要，而且也是衡量一所高校教学科研质量上下的重要因素[2,3]。加强实验室的建立将是教学改革的重点工作之一，同时也对学生在校期间的理论才能提出了更高的要求。然而，针对过程控制工艺在实际的实验室中很难构建与流为此，本文根据工科电类专业学生知识与技能培养的教学理念和目的以及行业对工程型人才的要求，通过对专业所应有的工程师才能素质模型进展深化研究，将相关知识按照两个层次即由易到难、由低到高分别进展划分，进而得到以技能和知识为元素的工科电类人才的工科电类专业学生才能素质模型【5】。该才能模型结合卓越工程师的教学培养方案，对相关专业在理论和实验两个教学环节进展有效的改革【6】。探究更有效的理论才能培养形式，开发多功能的高级过程控制仿真实验装置和实验平台，进一步改良教学和实验手段，不仅可以进步学生的理论才能，而且对进步其创新才能及综合素质都有很大的现实意义[7,8]。

二实验教学改革探究

〔一〕卓越工程师才能分析

实验教学环节是研究型工科电类专业人才培养过程中极其重要的环节[9]。根据工科电类专业的教学要求，一般完好的实验教学方案包括制定明确的培养目的、专业技能培养方案、才能需求模型、配套教学资源〔视频、教材等〕及教学大纲等内容。我们需要做的是要在此根底上，积极探究教学的有效途径，进而进步学生的自主创新才能。在实验平台建立方面，运用工业级高精度定量动态数学模型，模拟全工况下真实工艺流程[10]。

目前，针对工程研究领域的才能模型的标准并不统一，所以，有必要对工程领域和相关企业单位对人才的要求进展详尽分析，卓越工程技术人才各项详细要求如表1所示。

相应的描绘出一个优秀工程师的胜任才能的根本模型架构，如图1所示。根据模型的详细指标要求，把相关的知识与技能从低到高，从易到难，以两个坐标分别进展了划分，得到以知识和技能为根本元素的电类专业卓越工程应用型人才的详细才能素质模型，如图2所示。针对实验室教学与卓越工程师技能脱离现状，有必要探究出一条适应于电类专业卓越工程应用型人才培养的实验教学道路。

〔二〕实验教学改革探究

实验教学改革，不仅要及时更新实验的内容，而且必须重视实验教学形式和教学手段的改革。针对以上改良实验理论教学、实验手段及实验室管理形式三方面，进展了改革与研究。

1.理论实验教学改革

众所周知，以前的实验教学形式大局部只按照理论课程的内容进展展开，而过去较分散和陈旧的实验教学内容不仅让学生觉得枯燥不堪，而且也满足不了科研或工程的需要[11]。而且，实验教材的更新是永远落后于科学技术开展。因此，实验教学不可以刻意依赖书本，而是在理论教学中时刻把新知识、新技术、新装置及时引入，将最新的软件开发工具应用到各门相关课程，进而将最新研究成果传授给学生。

教学内容与教学方法的改革是相得益彰的[12]，一方面，随着教学的开展，学生应该被给予更多独立考虑、学习的空间，不应局限于课本内容。为进步教学程度，丰富教学内容，实验教学手段和方法都要进展相应改革。另一方面，在传统教学中，很多学生都处于被动承受所学知识和技能，经常被迫承受相关知识点的理论论证，往往无视了知识的实用性及互相联络，这样培养出的人往往因为不能适应社会要求而惨遭淘汰。所以，在以后的实验教学理论中多采用互动式教学形式〔启发式、讨论式等〕，增强学生对实验课程实用性认知，从而增强学生参与实验的热情，进步主动性，同时采用启迪式教学，引导学生自主学习知识和掌握技能。教学手段方面，也不单纯采用多媒体或是课堂板书，而是将它们有机结合、交替使用，有必要时，还可以运用高精度动态仿真技术，创造生动活泼的教学方法进步学生实验激情，帮助学生开放思维，积极考虑，从而进步实验创新才能。

2.实验教学手段改革

教育部在实验环节中提出了四个高层次目的：综合型、设计型、探究型和创新型[13]。在实际教学中，一些小型实验装置〔像传统水槽〕与实际装置相差很多，因此，在实验室中学生只能对此类装置进展简单认知，这样就与当前新形势下对过程控制专业学生培养的要求相悖。实验教学应以进步学生的创新才能和全面素质为培养目的，重点培养学生的设计才能、理论技能、知识应用才能及创新才能。然而，当今学校的实验室中进展的多是验证型实验，极少局部为开发设计型。因此，我们要打破传统的实验教学形式，创立新的实验教学体系。详细内容包括：增加设计型和开发型综合实验，减少过去的无效的技术验证性实验，并在保证经典的根底实验工程的根底上，适当增加难度适中、内容新颖的综合开发型、设计型和应用型实验工程。这样不仅可以对学生做到因材施教，而且使学生可以自主的来掌握和吸收所学的知识和技能。

3.实验室管理形式改革

传统的实验室建制功能单一且管理方式简单，严重影响了对学生的自主创新、掌握实验技能和综合素质的培养。现可以采用将原来学生在规定时间完成单一的实验工程的教学方法改为开放的实验形式[14,15]，它不再是学生集体做实验，而是学生在某一时间段内完成实验要求，而且学生可以随时预约实验室时间，并根据自己的实际实验完成情况上网查阅有关实验信息。这样学生主动探究实验不仅有利于学生积极自愿的参加实验理论活动，而且可以促使学生自主学习知识，激发学生的主观能动性，调动学生积极参与理论活动，锻炼学生在实验过程中进步分析问题、解决问题的才能，培养创新意识和创新才能。

三实验教学改革理论

〔一〕实验教学初步理论

在实际的流程工业消费过程中，常常伴有高温、高压、强非线性等环节，所以，学生无法在真正的流程消费过程中进展实验。因此，我们设计模拟了最新的高级过程控制实验装置，如图3所示。

将设计开发的高级过程控制实验装置运用到实验平台建立之后，它不仅有效解决了当前工科电类专业学生工程技能培养的难题，最主要的是它使得实际工业装置的各种对象特性用数字化手段完好地在小型化半实物实验装置上得到再现。这样不仅可以满足行业对人才的需求，而且真正实现了教育部提出的四个更高程度的培养目的[16]。

积极探究工程应用直观性的教学方法，通过设计多种工业消费过程仿真实验模型，将所有现场工业设备：包括变送器、执行器、控制器分布安装在实际位置〔图4所示〕，具有很强的工业感。系统与西门子PCS7可以组成现场站、控制站、操作站三级完好的工业控制环境〔图5所示〕。这样也有利于学生讲理论与理论相结合。

在原有的过程控制实验装置的根底上，利用半实物仿真思想，对过程控制半实物仿真试验系统进展了研究，构建了一个用于过程控制实验的半实物仿真试验系统。图6即其中一个过程控制系统图。

〔二〕实验教学改革初步成果

自实验室教学改革建立以来，构建了省属高校先进的电类专业学生科技创新平台，建立了有效的学科竞赛鼓励机制和完善合理的综合管理体系与制度，探究了一条适宜高校学生创新才能和素质教育培养的有效途径。目前，本项成果在特色专业建立、卓越工程师培养方案、指导学生创新活动和人才培养以及师资队伍建立方面都获得了显著成绩。

依托基于工程技术人才培养根本规律的工科电类专业人才培养实验平台，探究电类专业人才培养之路是一次有益的高等教育教学改革尝试，广阔师生积极努力参与到此项工作中来，虽然付出了大量的劳动，但却收获了丰硕的成果。通过工科电类专业人才培养实验平台，使学生普遍感到不仅工程理论才能有所进步，而且激发了对专业知识的学习兴趣。同时，通过总结在理论中遇到的各种问题来制定合理的工程化综合解决方案。该平台不仅培养了学生的环境适应才能和独立工作才能，而且为他们今后的开展奠基了坚实的根底。

四结语

依托工程技术人才培养根本规律对工科电类的专业人才的培养形式和实验平台建立进展了研究和探究。从学校实际出发，结合课程特点，在有关理论教学和实验教学两个环节的教学手段、教学方法两方面进展了深化有效的改革，开拓了一条行之有效的人才培养之路，构建了比拟完善的工程创新实验和实训平台，形成了颇具特色的人才培养体系，为学生进步综合素质和就业竞争才能及事业开展才能的提供了良好的条件。针对性强，覆盖面广，理论成效显著，具有鲜明的行业特色，对工科院校的电类专业建立和创新人才培养具有借鉴意义和推广价值。

参考文献

【1】段尊群,刘志强.创新实验教学及实验室管理改革探究[J]．湘潭师范学院学报(社会科学版),2022,26(2):128-130.

【2】刘翠红,陈秉岩,王建永.基于学生理论和创新才能培养的实验教学改革[J].科技创新导报,2022,01:163.

【3】卢楠,宪华,鲁逸人,等.创新型人才培养形式下的环境学科实验教学平台建立[J].高校实验室工作研究,2022,02:73-74.

【4】王晓东,朱华,张亮.加强实验教学示范中心建立促进实验教学改革[J].实验室研究与探究,2022,34(01):150-153.

【5】李晓峰,王南兰.地方高校电气信息根底实验教学体系的改革探究[J].高校实验室工作研究,2022,04:1-4.

【6】孙光东.具有地方特色的产学研结合人才培养创新平台建立与理论广东省人才培养形式创新实验区建立系列成果之二[J].高教学刊,2022,04:10-11.

【7】陈爽.应用型人才培养形式的实验教学改革[J].实验室研究与探究/r